기계재료의 조직검사 및 기계적시험법

▶ 조직 검사

매크로 시험(육안검사)

파단면법

매크로 부식법

설퍼 프린트법: 황에 묽은 산을 혼합해 표면에 묻히고 이것을 인화지에 묻혀서 조직 검사

현미경 조직 시험

시료 채취 → 연마(가공) → 부식 → 세척 → 검사

부식제 : 철강류: 피크린산 알코올 용액, 질산 알콜 용액, 피크린산 가성소다 용액

구리 및 구리합금: 염화 제2철 용액

알루미늄합금: 불화(플루오르화)수소 용액, 수산화나트륨 용액

▶ 재료 시험

인장 시험 (tensile test)

개요

인장 시험기에서 시편을 당겨서 재료의 파단 전까지 하중 대 변위의 선도를 얻을 수 있음.

결과

탄성 계수 (E) : 탄성 구간에서 σ-ε 선도의 기울기, 응력의 변화량 / 변형율의 변화량

항복 강도  : 탄성 구간에서 선도를 x축의 방향으로 0.2% 이동 (옵셋) 시켰을 경우에 원래의 선도와 만나는 점의 강도로 정함.

인장강도 : 재료가 버틸 수 있는 최대 응력,  ( A0 : 시편초기단면적, Fmax : 최대인장하중 max ) 

연신율 : 재료 파단 직전에 늘어난 길이의 % 비율,  (l0 : 시편초기길이, lmax : 시편최대길이)

단면수축률 :  재료 파단직전에 줄어든 단면적의 % 비율  (A0 : 시편초기단면적, Amin : 시편최소단면적)

경도 시험 (hardness test)

압입자 하중에 의한 경도시험

브리넬 경도 (HB) : 고탄소강 강구,  ( : 단순계산한 눌린 부피, P : 누르는하중 )

비커즈 경도 (Hv) : 대면각 136° 다이아몬드형 피라미드 사용, Hv = 1.8544P/d (kg/㎟)

로크웰 경도 (HR)

- B 스케일 : 1/16" 강구, HRB = 130 - 500h ( h : 압입 깊이)

- C 스케일 : 120° 원추, HRC = 100 - 500h (기준 하중은 10 kgf)

반발 높이에 의한 방법

탄성 변형에 대한 저항으로 강도를 표시, 주로 완성품 (별도 시편 필요 없음) 에 적당, 탄성율의 차가 큰 재료는 부적당.

쇼어경도 :  (h0 : 낙하체의 높이, h : 반발하여 올라간 높이)

피로 시험 (fatigue test)

피로 파괴 현상 : 재료의 항복 강도 이하의 힘이 반복 작용하여 재료가 파괴

방법 및 결과 : 반복 하중을 가하여 S (응력) - N (하중 반복 회수) 선도를 얻게 됨.

크리프 시험 (creep test)

크리프 현상 : 일정한 하중 하에서 시간이 지나면 변형이 지속적으로 진행됨.

충격 시험 (impact test)

취성의 정도를 알아보는 시험

방법 : 샤르피 충격 시험 (단순보), 아이조드 충격 시험 (돌출보)

결과 : 충격값 (단위 면적당 에너지, 예를 들어 kg・m/㎠)

▶ 비파괴 검사와 조직 시험

비파괴 검사

완성 제품을 분해나 절단하지 않는 검사. 시간, 재료 절약의 장점.

자분 탐상법 : 자화된 재료에 강자성체의 분말을 뿌리거나 강자성체 분말의 액체 속에 담그면 결함이 있는 곳에 자성체분말이 몰려 결함의 위치를 찾음.

침투 탐상법 : 침투제와 현상제를 이용하여 결함을 검출

예) 형광 검사법 : 표면에 형광 액체를 바르고 암실에서 자외선으로 표면의 결함을 찾음

초음파 탐상법 : 1~25 MHz의 주파수를 재료에 통과 시켜 반사파나 진동으로 결함을 찾음

방사선 탐상법 : X-선, γ-선을 이용하여 결함을 찾아냄 (쉽게 말해 X-레이 찍기)

조직 시험

매크로 검사 (=육안 검사) : 육안이나 10배의 확대경 사용

현미경 조직 검사 : 금속 내부 조직을 알아내는데 가장 편리한 방법

설퍼 프린트 법 : 철강에 존재하는 S의 분포상태를 검사하여 S의 편석을 검사.